国家水土保持监测重庆市北碚区缙云山三峡库区水力侵蚀观测一般站

一、平台简介

    国家水土保持监测重庆市北碚区缙云山三峡库区水力侵蚀观测站，为国家水土保持监测网络水力侵蚀观测一般站点，于2020年设立。其前身为始建于1998年的重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站。平台运行以来在科研监测、科普教育、宣传报道等方面取得了诸多成绩，为区域水土保持研究与示范做出贡献，为长江上中游流域山水林田湖草系统修复工程提供科技支撑。

二、地理位置与区位优势

    重庆站主站位于三峡库区库尾端重庆缙云山（东经106°17′43″-106°24′50″，北纬29°41′08″-29°52′03″），11个监测点、7个研究点和3个研究流域覆盖国家三峡库区土壤保持重要功能区并辐射长江上中游流域，是长江生态保护与生态建设的关键地带，具有高扰动脆弱生态系统的典型代表性。

    三峡水利枢纽工程是当今世界上最大水利枢纽工程，其修建同时形成了5.8万平方公里的峡谷型水库区域（简称三峡库区）。库区地处长江流域腹地，地形复杂，自然资源空间分异大，生物多样性丰富，“山水林田湖草”浑然一体，是我国敏感生态区、水土保持重要功能区和重要的生态宝库。20世纪90年代以来，随着“长治工程”、“天保工程”等重大生态工程的实施和三峡水利枢纽工程的运行，区域内土地利用方式发生较大变化，人为扰动增强，生态系统格局变化剧烈；成为长江流域主要的生态脆弱和敏感区，形成中国乃至世界独特的生态功能区域，并直接影响到长江流域的生态安全。同时，频发的山地灾害等亦使长江上游产输沙环境发生显著变化，准确预测未来三峡入库水沙变化趋势成为区域生态建设决策的迫切需求。因此，三峡库区成为众多国家级重点生态工程的核心区域之一，且三峡库区约3/4以上的面积分布在重庆境内。三峡库区重庆段特殊的生态地理位置、自然环境变化、社会经济发展，使得本已敏感脆弱的库区森林生态系统在受到强烈人为扰动后更为复杂，进而带来了该区域生态系统的结构性脆弱和胁迫型脆弱问题。

图1 重庆站辐射研究点和研究区位置图

    因此，针对三峡库区水土保持生态功能区生态脆弱性和地球关键带复杂性开展多尺度—多要素—多过程—多界面的长期系统原位观测研究，对长江流域生态安全和可持续发展具有十分重要的现实意义，并可为长江经济带发展和长江流域重大生态工程决策提供基础数据和理论支撑。

三、配套设施与基础条件

    站点拥有综合实验楼2栋，内含理化分析实验室6间、工作室5间、样品处理室2间、会议室一间、宿舍4间。水电便利，工作室和宿舍配有空调，可提供10余人在站住宿和进行科研工作。其中，综合实室40平方米，样品制备室25平方米，土壤物理分析室30平方米，土壤化学室30平方米，储藏室40平方米，样品前期处理室8平方米。另有、配套的办公室100平方米，学生宿舍250平方米，教工宿舍260平方米，小会议室35平方米，学术报告厅120平方米，科普教育及成果展示厅2322平方米。全站覆盖千兆无线网络以及通信信号，完全能够满足数据无线传输和生活科研需求。

   

图2 坡面径流小区

图3 缙云山自然教育中心

图4 小流域把口站

四、研究方向与内容

（1）山地灾害防治与植被固坡

    采用EM50数据采集器、传感器、团聚体分析仪等测定土壤水分、团聚体水稳定性等土壤理化性质指标。采用滑坡模型和泥石流模型试验土槽系统模拟滑坡和泥石流灾害过程，并采用环剪仪、激光泥位计等测量泥石流剪切力和高度等灾害过程力学指标；采用应变控制式三轴仪、大盒自制直剪仪和瓦能试验机测定根系抗剪和抗拉强度指标。采用卫星遥感解译、无人机、地面激光雷达等手段，基于云计算平台和自主研发的核心算法，实现山地灾害系统的高精度快速识别。

图5 植被与山地灾害实验系统

（2）水土流失过程与面源污染防治

    采用雨滴谱仪测定降雨能量过程，采用粒子成像测速系统（PIV）测定坡面水流流场和壤中流力学指标；采用原位调查和遥感解译等方法测定长江上游流域尺度内水土保持措施、下垫面条件以及气象条件等产输沙环境指标；原位测量流域出口处的流量和悬移质输沙率指标；采用流动分析仪测定水质指标。

图6 降雨-土壤侵蚀-面源污染观测研究系统

（3）流域水文与植被理水调沙

    采用多功能激光雨滴谱仪、测流堰和土壤观测仪（LI-8100）等设备观测大气中的降水、入渗和地表径流等水量输入/输出过程。搭建绿色屋顶、透水铺装、雨水断接等雨洪利用系统试验平台；采用HOBO U30小型气象站和翻斗式雨量传感器监测气象条件，采用TDR350、EC-5土壤水分探测器、双水头渗透仪等监测土壤水分条件，采用ICP-OES、全自动化学分析仪、pH 400 Meter、便携式水质分析仪等监测水质条件。

图7 流域水循环观测系统

图8 产输沙环境监测及过程模拟系统

（4）生态服务功能评估与提升

    采用开路CO₂/H₂O气体分析仪（Li-7500A）、插针式植物茎流计、双环刀蒸渗桶等设备观测大气蒸发、树干液流、土壤蒸发等水量输出过程。采用开路CO₂分析仪（Li-7500A）、净辐射仪（NR01）、空气温湿度传感器（HMP60）等测定大气净碳交换和CO₂交换等过程；采用紫外分光光度计、流动分析仪(AA3)和土壤碳通量观测系统（LI-8100）等测量土壤有机碳及土壤呼吸特征；采用光合作用测定系统（LI-6400）等测定植被光合作用。采用林内气象观测站、年轮分析仪和叶面积指数仪等观测降雨、大气温湿度、风速风向、以及树木结构指数特征；采用PM2.5监测仪和大气负氧离子监测仪监测空气中PM2.5和大气负氧离子的含量。

图9 碳循环观测系统

五、科学普及与新闻报道

    站点设置有各类水土保持宣传标牌，宣传水土流失危害，宣讲水土保持和生态环境建设重要性。园区编制有宣传材料，并且定期更新。

图10 缙云山科普教育基地

图11 科普活动

    站点相关成果通过中国教育电视台、光明日报、科学新闻等媒体报道，进行了广泛的宣传，影响力不断加强。

图12 中国教育电视台报道